JP4718935B2 - 樹脂成形体及びそれを備えた自動車のドア - Google Patents

Description

本発明は、筒状突出部を備え、内部に多数の空隙が形成された樹脂成形体及びそれを備えた自動車のドアに関するものである。

従来より、ドアアウタパネルとドアインナパネルとを備えたドア本体のドアインナパネルに取り付けられたキャリアプレートのパネル部材に、車両の側面衝突時の衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部（突出部）が一体に形成された自動車ドアが知られている（例えば、特許文献１参照）。この衝撃吸収部は、衝撃吸収部の車内側壁部を構成する突出方向に略垂直な縦壁部と、縦壁部から突出方向に延びる縦リブ及び横リブが組み合わされた格子状リブとにより構成されている。

一方、スライド型を内蔵した雄型と雌型とを型閉じした状態で、キャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填し、キャビティ内で該熱可塑性樹脂が固化する過程で、スライド型をキャビティ容積が型開き方向に拡大するように後退移動させ、成形型で圧縮されている繊維の弾性復元力（スプリングバック現象）により、繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させることで、樹脂密度の高いスキン層が表面全体に形成されるとともに、多数の空隙を有し、スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成された樹脂成形体を得るものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

そして、上記特許文献１のようなキャリアプレートの衝撃吸収部に特許文献２のような膨張層を形成することにより、衝撃エネルギーの吸収効果が高められることが知られている。
特開２００１−２３９８３４号公報 特開２０００−２５０５７号公報

しかし、一般に、上述したような膨張層が形成された衝撃吸収部を備えたキャリアプレートを成形する場合、成形型の型開き方向は衝撃吸収部の突出方向に沿っている。この場合、衝撃吸収部の突出方向に略垂直な縦壁部には、膨張層が形成される。しかし、スライド型を後退させても、衝撃吸収部の格子状リブに対応するキャビティ容積は実質的に拡大せず、衝撃吸収部の格子状リブに膨張層はほとんど形成されない。このため、膨張層が潰れることで衝撃を吸収する部分が縦壁部のみであり、衝撃エネルギーを十分に、効率よく吸収できないという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、樹脂成形体の突出部を衝撃エネルギーを効率よく吸収できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、突出部に、突出方向に間隔をあけながら連続して回周し、膨張層が形成された螺旋状段部を一体に形成するようにした。

具体的には、第１の発明では、パネル状の成形体本体の一側面に衝撃吸収用の筒状突出部が一体に突設された樹脂成形体であって、上記突出部は、基端部が上記成形体本体に一体に形成され、かつ基端部側が開口された筒状の周壁と、当該突出部の突出方向と交差して上記周壁の突出方向先端に一体に連結されて当該先端を塞ぐ頂壁とを備え、上記突出部の上記周壁には、突出部の突出方向と交差するとともに該突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状段部が一体に形成され、上記段部及び頂壁には、成形型のキャビティ内に射出した熱可塑性樹脂が固化する過程で表面に形成される樹脂密度の大きいスキン層と、上記段部に対応するキャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を膨張させることにより内部に多数の空隙を有し上記スキン層で包囲される膨張層とが一体に形成され、上記突出部の段部及び頂壁を除く立ち上がり部は、成形時に該立ち上がり部に対応するキャビティ容積を実質的に拡大せず、内部に空隙を有しないソリッドである構成とする。

第２の発明では、上記段部は、上記突出部の全周に亘って設けられる構成とする。

第３の発明では、ドアアウタパネルとドアインナパネルとを備えたドア本体の該ドアインナパネルにキャリアプレートが取り付けられ、該キャリアプレートをドアトリムが車内側から被うように上記ドアインナパネルに取り付けられた自動車のドアであって、上記キャリアプレートは、上記樹脂成形体で成形され、上記突出部の先端が車内側及び車外側の少なくともいずれか一方に位置づけられる構成とする。

上記第１の発明によれば、多数の空隙を有して樹脂密度の低い膨張層を備えた突出部の段部を突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状に形成している。このため、螺旋状に形成された段部全体で衝撃エネルギーを吸収することができるので、突出部の衝撃エネルギー吸収量を多くすることができる。さらに、衝撃エネルギーを突出部で吸収する際に、螺旋状の段部で連続して吸収するので、スムーズなエネルギー吸収が行われる。よって、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる。

上記第２の発明によれば、段部を突出部の全周に亘って設けて、段部の面積をさらに大きくすることで、突出部の衝撃エネルギー吸収量をより多くし、衝撃エネルギーの吸収効率をより一層高めることができる。

上記第３の発明によれば、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる軽量な自動車ドアを簡単に得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図４は、自動車のサイドドア１を示す断面図である。このサイドドア１は、ドアアウタパネル３と、このドアアウタパネル３の外周に周縁が固着されて内方に開口部５ａを有するドアインナパネル５とを備えたドア本体７を有し、上記ドアインナパネル５に、本発明の実施形態に係る樹脂成形体としての樹脂製のキャリアプレート９が、上記開口部５ａを覆うようにシール材１１を介して取り付けられている。そして、キャリアプレート９を車内側から被うように、ドアトリム１３がドアインナパネル５に取り付けられている。このキャリアプレート９は、繊維入り熱可塑性樹脂で成形されている。ドアアウタパネル３の車内側には、発泡ウレタン等の緩衝材からなるパッド１５が、乗員の腰部に対応する位置に設けられている。

上記キャリアプレート９は、パネル状の成形体本体としてのプレート本体１７を備えている。このプレート本体１７の上記パッド１５に対応する位置には、筒状突出部としての螺旋状の衝撃吸収部１９が、ドアアウタパネル３側に向かって突設されている。衝撃吸収部１９のドアトリム１３側の基端部２０はプレート本体１７に一体に形成されている。

図１〜図３に示すように、衝撃吸収部１９は、基端部２０側が開口された筒状の周壁１９ａと、当該衝撃吸収部１９の突出方向と交差して上記周壁１９ａの突出方向先端に一体に連結されて当該先端を塞ぐ頂壁１９ｂとを備えている。衝撃吸収部１９の周壁１９ａには、平面視矩形状に螺旋する段部１９ｃが、衝撃吸収部１９の突出方向と直交（交差）するとともに突出方向に間隔をあけながら連続して回周するように、全周に亘って一体に形成されている。そして、周壁１９ａの段部１９ｃを除く、頂壁１９ｂに対して垂直に立ち上がった部位を立ち上がり部１９ｄとしている。

衝撃吸収部１９の頂壁１９ｂ及び段部１９ｃには、表面層を構成する樹脂密度の高いスキン層２１と、このスキン層２１で包囲され、かつ多数の空隙を有しスキン層２１に比べて樹脂密度の低い膨張層２２とが一体に形成されている。これに対し、衝撃吸収部１９の立ち上がり部１９ｄは、空隙（膨張層）のないソリッドとなっている。なお、上記衝撃吸収部１９を除くプレート本体１７は、膨張層２２のないソリッド層のみで形成されている。図３中、Ｆは繊維を示す。

次に、上記の衝撃吸収部１９を有するキャリアプレート９の製造方法を詳細に説明する。

図５に示すように、凸部２３を有する固定型２５と、この固定型２５に対して進退可能に対向配置された可動型２８とを備えた成形型３１を用意する。上記可動型２８には、上記凸部２３が挿入可能な凹部２７を有するスライド型２９が、進退可能に挿入配置されている。上記固定型２５の凸部２３の外周面には、衝撃吸収部１９の周壁１９ａ（段部１９ｃ、立ち上がり部１９ｄ）の内面形状に対応した螺旋状段部２３ａ及び立ち上がり部２３ｂが形成されている。そして、上記スライド型２９の凹部２７の内周面には、衝撃吸収部１９の周壁１９ａの外面形状に対応した螺旋状段部２７ａ及び立ち上がり部２７ｂが形成されている。

そして、上記スライド型２９を進出させた状態で成形型３１を型閉じする。次に、キャビティ３３内に射出機（図示せず）から、例えば、ガラス繊維入りポリプロピレン樹脂等の繊維入り熱可塑性樹脂Ｒ（以下、単に樹脂Ｒという）を射出充填する。その後、成形型３１のキャビティ３３内で上記樹脂Ｒが固化する過程で、すなわち、キャビティ３３における成形型３１の成形面近傍の樹脂Ｒに、型温の影響により早期に冷却されてスキン層２１が形成され、かつ、内部が粘度の高いゲル状態にある時点で、スライド型２９をキャビティ容積が拡大する方向Ａに、図５に二点鎖線で示す位置まで後退移動させる。つまり、スライド型２９を固定型２５からわずかに離れさせ、衝撃吸収部１９の頂壁１９ｂ及び段部１９ｃに対応するキャビティ容積を、例えば２倍、もしくはそれ以上に拡大させる。このように、上記キャビティ容積を拡大すると、それまで成形型３１で圧縮されていたゲル状態の樹脂Ｒ中の繊維Ｆが、上記圧縮から解放されて弾性的に復元し、図６に示すように、この弾性復元力（スプリングバック現象）で、上記樹脂Ｒが膨張する。

図５に示すように、樹脂Ｒの射出充填前の衝撃吸収部１９の頂壁１９ｂに対応するキャビティ間隔をＷ１、段部１９ｃに対応するキャビティ間隔をＷ２、立ち上がり部１９ｄに対応するキャビティ間隔をＷ３とする。また、図３に示すように、衝撃吸収部１９の頂壁１９ｂの縦方向の厚みをＴ１、段部１９ｃの縦方向の厚みをＴ２、立ち上がり部１９ｄの横方向の厚みをＴ３とする。すると、これらの関係は、Ｔ１≧２Ｗ１、Ｔ２≧２Ｗ２、Ｔ１＝Ｔ２、Ｗ１＝Ｗ２となっている。

これに対し、立ち上がり部１９ｄは、スライド型２９の後退移動方向に略沿っているため、成形時に立ち上がり部１９ｄの厚み方向に対応するキャビティ容積は実質的に拡大せず、Ｔ３≒Ｗ３の関係になっている。すなわち、成形型３１には抜き勾配があり、若干傾斜しているため、立ち上がり部１９ｄの厚み方向に対応するキャビティ容積は多少拡大する。しかし、この程度の拡大では、樹脂Ｒ中の繊維Ｆは、弾性復元力が抑制された状態で固化する。このため、成形後の立ち上がり部１９ｄは、膨張層が生成されず空隙のないソリッドになっている。

なお、プレート本体１７の衝撃吸収部１９を除く部分は、可動型２８がスライド型２９の後退時に図５のＡ方向に後退せず、当該部分のキャビティ容積が拡大しないので、樹脂密度の高いソリッドになっている。

図７に、衝撃吸収部１９に荷重が作用したときの時間と衝撃吸収部１９の衝撃エネルギーの吸収量との関係を示す。本実施形態にかかる衝撃吸収部１９の段部１９ｃは、螺旋状に連続して回周するように形成されているため、衝撃荷重が作用すると段部１９ｃが連続して潰れていき、段部１９ｃの膨張層２２で衝撃エネルギーが連続して吸収される。このため、スムーズに衝撃エネルギーの吸収が行われる。

したがって、本実施形態のキャリアプレート９においては、多数の空隙を有して樹脂密度の低い膨張層２２を備えた段部１９ｃを、突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状に形成している。このため、螺旋状に形成された段部１９ｃ全体で衝撃エネルギーを吸収することができるので、衝撃吸収部１９の衝撃エネルギー吸収量を多くすることができる。

さらに、衝撃エネルギーを衝撃吸収部１９で吸収する際に、衝撃エネルギーを螺旋状の段部１９ｃで連続して吸収するので、スムーズなエネルギー吸収が行われる。よって、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる。

また、上記キャリアプレート９を備えることにより、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる軽量なサイドドア１を簡単に得ることができる。

《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、樹脂Ｒ中の繊維のスプリングバック現象を利用してキャリアプレート９の内部に空隙を形成したが、樹脂Ｒ中に発泡剤を含有させてもよい。そうすれば、スライド型２９の後退移動量を大きくして、衝撃吸収部１９の頂壁１９ｂ及び段部１９ｃに対応する成形型３１のキャビティ容積を大きくした場合、スプリングバック現象における繊維の復元力が不足しても、発泡剤の発泡力が繊維の復元力を補完するので、空隙を有する膨張層２２を確実に形成することができる。また、繊維を混入せずに発泡剤のみを混入した熱可塑性樹脂を用いて膨張層を形成することも用途目的によっては可能である。これらの場合、発泡剤としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡剤や、二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガスを用いる物理的発泡剤等がある。

また、上記実施形態では、樹脂成形体が自動車のサイドドア１のドアインナパネル５に取り付けられたキャリアプレート９である場合を示したが、バックドアのドアインナパネル、自動車のインストルメントパネルに設けられるニーパッド等であってもよく、さらには、自動車以外のパネルに適用することができる。

また、上記実施形態では、キャリアプレート９には、一つの衝撃吸収部１９を形成したが、径の小さな衝撃吸収部を複数形成することとしてもよい。また、衝撃吸収部の先端が車内側に位置づけられるように形成してもよく、複数の衝撃吸収部の先端が車内側及び車外側の両側に位置づけられるように形成してもよい。

また、上記実施形態では、ドアアウタパネル３の車内側にパッド１５を設けたが、ドアトリム１３の車外側に一体に形成してもよい。

また、上記実施形態では、衝撃吸収部１９を除くプレート本体１７の部分は、膨張層２２のないソリッドで形成されているが、この部分にスキン層及び膨張層を有するように形成してもよい。

また、上記実施形態では、衝撃吸収部１９は、矩形状に螺旋する突出部としたが、平面視で円形状に螺旋する突出部としてもよい。

また、上記実施形態では、段部１９ｃを周壁１９ａの全周に亘って連続して設けることとしたが、断続的に設けてもよい。ただし、段部１９ｃを周壁１９ａの全周に亘って設けると、段部１９ｃの面積がさらに大きくなって、衝撃吸収部１９の衝撃エネルギー吸収量がより多くなり、衝撃エネルギーの吸収効率をより高めることができるので、周壁１９ａの全周に亘って連続して段部１９ｃを設けることが望ましい。

以上説明したように、本発明は、突出部を備え内部に多数の空隙が形成された樹脂成形体について有用である。

本発明の実施形態に係るキャリアプレートの衝撃吸収部をドアアウタパネル側から見た平面図である。 図１における衝撃吸収部の側面図である。 図１のIII−III線断面図である。 本発明の実施形態に係るキャリアプレートが適用された自動車のドアの断面図である。 成形型のキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填した状態を示す断面図である。 成形型のスライド型をキャビティ容積が拡大する方向に後退移動させてキャリアプレートが成形された状態を示す断面図である。 衝撃吸収部に荷重が作用したときの時間と衝撃吸収部の衝撃エネルギー吸収量との関係を示すグラフである。

１ サイドドア（自動車のドア）
３ ドアアウタパネル
５ ドアインナパネル
７ ドア本体
９ キャリアプレート（樹脂成形体）
１３ ドアトリム
１７ プレート本体（成形体本体）
１９ 衝撃吸収部（突出部）
１９ａ 周壁
１９ｂ 頂壁
１９ｃ 段部
１９ｄ 立ち上がり部
２０ 基端部
２１ スキン層
２２ 膨張層
３１ 成形型
３３ キャビティ
Ｒ 繊維入り熱可塑性樹脂

Claims (3)

1. パネル状の成形体本体（１７）の一側面に衝撃吸収用の筒状突出部（１９）が一体に突設された樹脂成形体であって、
   上記突出部（１９）は、基端部（２０）が上記成形体本体に一体に形成され、かつ基端部（２０）側が開口された筒状の周壁（１９ａ）と、当該突出部（１９）の突出方向と交差して上記周壁（１９ａ）の突出方向先端に一体に連結されて当該先端を塞ぐ頂壁（１９ｂ）とを備え、
   上記突出部の上記周壁（１９ａ）には、突出部（１９）の突出方向と交差するとともに該突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状段部（１９ｃ）が一体に形成され、
   上記段部（１９ｃ）及び頂壁（１９ｂ）には、成形型（３１）のキャビティ（３３）内に射出した熱可塑性樹脂（Ｒ）が固化する過程で表面に形成される樹脂密度の大きいスキン層（２１）と、上記段部（１９ｃ）に対応するキャビティ（３３）容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂（Ｒ）を膨張させることにより内部に多数の空隙を有し上記スキン層（２１）で包囲される膨張層（２２）とが一体に形成され、
   上記突出部（１９）の段部（１９ｃ）及び頂壁（１９ｂ）を除く立ち上がり部（１９ｄ）は、成形時に該立ち上がり部（１９ｄ）に対応するキャビティ（３３）容積を実質的に拡大せず、内部に空隙を有しないソリッドであることを特徴とする樹脂成形体。
2. 請求項１の樹脂成形体において、
   上記段部（１９ｃ）は、上記突出部（１９）の全周に亘って設けられていることを特徴とする樹脂成形体。
3. ドアアウタパネル（３）とドアインナパネル（５）とを備えたドア本体（７）の該ドアインナパネル（５）にキャリアプレート（９）が取り付けられ、該キャリアプレート（９）をドアトリム（１３）が車内側から被うように上記ドアインナパネル（５）に取り付けられた自動車のドアであって、
   上記キャリアプレート（９）は、請求項１又は２の樹脂成形体で成形され、上記突出部（１９）の先端が車内側及び車外側の少なくともいずれか一方に位置づけられていることを特徴とする自動車のドア。

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